DE3544893A1 - METHOD FOR MEASURING THE GLOBAL DEFORMATION OF A TIRE - Google Patents

METHOD FOR MEASURING THE GLOBAL DEFORMATION OF A TIRE

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DE3544893A1 DE19853544893 DE3544893A DE3544893A1 DE 3544893 A1 DE3544893 A1 DE 3544893A1 DE 19853544893 DE19853544893 DE 19853544893 DE 3544893 A DE3544893 A DE 3544893A DE 3544893 A1 DE3544893 A1 DE 3544893A1
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    • G01B5/30Measuring arrangements characterised by the use of mechanical means for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der glo­ balen Verformung eines Reifens auch während des Fahrbe­ triebes.The invention relates to a method for measuring the glo Bale deformation of a tire even while driving driven.
Die Steifigkeitseigenschaften eines Reifens, d. h. seine vertikale und laterale Federrate, spielen für den Fahrkom­ fort, die Handling-Eigenschaften und die Lebensdauer des Reifens eine wichtige Rolle. Für die Gestaltung eines Rei­ fens ist es deshalb erforderlich, seine vertikale und laterale Verformung auch im Fahrbetrieb bis hin zu hohen Geschwindigkeiten zu erfassen.The stiffness properties of a tire, i. H. his vertical and lateral spring rate, play for the driving com on the handling properties and lifespan of the Tires play an important role. For the design of a Rei fens it is therefore necessary its vertical and lateral deformation even when driving up to high Capture speeds.
Es ist bekannt, ein unter Federzug stehendes flexibles Seil mit einem Ende in der Mitte der Innenseite der Reifenlauf­ fläche und mit seinem anderen Ende an einem an der Felge angeordneten Potentiometer zu befestigen. Eine vertikale Verformung des Reifens bewirkt über das Seil eine Potentio­ meter-Verstellung, d. h. eine Veränderung des abgreifbaren Widerstandswertes, die als Meßwert für die Reifendeformation dienen soll (H. C. A. van Eldik Thieme, Mechanics of Pneu­ matic Tires S. 577, U. S. Department of Transportation DOT HS 805952, Aug. 1981).It is known to be a flexible rope under spring tension with one end in the middle of the inside of the tire barrel surface and with its other end at one on the rim attached potentiometer. A vertical one Deformation of the tire causes a potentio on the rope meter adjustment, d. H. a change in the tangible Resistance value, which is used as a measurement for tire deformation should serve (H. C. A. van Eldik Thieme, Mechanics of Pneu matic Tires p. 577, U.S. Department of Transportation DOT HS 805952, Aug. 1981).
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß mit ihr nur die verti­ kalen, nicht aber auch die lateralen Verformungen gemessen werden können. Die Meßergebnisse werden jedoch durch die überlagerten lateralen Verformungen beeinflußt. This arrangement has the disadvantage that only the verti kalen, but not also the lateral deformations measured can be. The measurement results are, however, by the superimposed lateral deformations affected.  
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die globale Ver­ formung eines Reifens, d. h. sowohl seine vertikale als auch seine laterale Verformung, zu erfassen, und zwar auch wäh­ rend des Fahrbetriebes und den dabei auftretenden hohen Geschwindigkeiten.The invention is based, the global Ver forming a tire, d. H. both its vertical as well to detect its lateral deformation, even while rend operation and the resulting high Speeds.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die in einer Querschnittsebene des Reifens auftretenden ver­ tikalen und lateralen Verschiebungen eines für das Ver­ formungsverhalten repräsentativen Punktes des Reifens (Meß­ punkt) relativ zu zwei an der Felge oder in ihrer Nähe befindlichen Fixpunkten erfaßt.This object is achieved in that the ver occurring in a cross-sectional plane of the tire tical and lateral displacements one for the ver shaping behavior representative point of the tire (meas point) relative to two on or near the rim fixed points recorded.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wählt man als Ort für den Meßpunkt eine Stelle im Bereich der Innenkontur des Reifens, vorzugsweise in der Mitte der Innenseite der Lauf­ fläche, und als Ort für die Fixpunkte jeweils eine Stelle auf der Innenseite eines jeden Wulstes.According to one embodiment of the invention, the location is chosen for the measuring point a point in the area of the inner contour of the Tire, preferably in the middle of the inside of the barrel area, and one place for each of the fixed points on the inside of each bead.
Im Meßpunkt und in den Fixpunkten bringt man erfindungsgemäß je ein Befestigungselement an, wobei man am Befestigungsele­ ment des Meßpunktes zwei Meßwertaufnehmer beweglich anord­ net, von den man den einen mit dem Befestigungselement des einen Fixpunktes und den anderen mit dem Befestigungselement des anderen Fixpunktes beweglich verbindet.In the measuring point and in the fixed points one brings according to the invention one fastener each, one on the fastening element ment of the measuring point two sensors movable net, of which one with the fastener of one fixed point and the other with the fastener of the other fixed point movably connects.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Meßwertaufnehmer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, der aus der Reihenanordnung eines Kraftmeßelements mit einem linear ela­ stischen Glied gebildet ist. Als Kraftmeßelement kann dabei ein mit Dehnunsmeßstreifen versehener Hohlzylinder geringer Höhe aus hochfestem Blech vorgesehen sein. The invention also relates to a transducer for Carrying out the method according to the invention, which from the Series arrangement of a force measuring element with a linear ela is formed limb. As a force measuring element can a hollow cylinder provided with strain gauges less Height of high-strength sheet metal may be provided.  
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß nicht nur die vertikalen, sondern auch die late­ ralen Verformungen des Reifens sowohl bei statischer Bela­ stung als auch im Fahrbetrieb erfaßt werden können. Damit steht dem Versuchsingenieur ein wichtiges Hilfsmittel zur Optimierung von Form und Aufbau eines Reifens zur Verfügung.The advantage achieved with the invention is in particular in that not only the vertical but also the late ral deformations of the tire both with static load stung as well as while driving can be detected. In order to is an important tool for the test engineer Optimization of shape and structure of a tire available.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment for an arrangement for implementation of the method according to the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Die Zeichnung zeigt einen Reifen 1, der auf eine Felge 2 aufgezogen ist, im Querschnitt. Im Innern des Reifens 1 sind als Fixpunkte 3 und 4 zwei einander gegenüberliegende Stel­ len der Wülste 5 und 6 sowie als Meßpunkt 7 eine Stelle in der Mitte der Innenseite der Lauffläche 8 gewählt. In den Fixpunkten 3 und 4 sind je ein Befestigungselement 9 bzw. 10 und im Meßpunkt 7 ein Befestigungselement 11 angebracht. Zwischen dem Meßpunkt 7 und den Fixpunkten 3 und 4 sind an den zugehörigen Befestigungselementen 11 und 9 bzw. 10 je ein Meßwertaufnehmer 12 bzw. 13 angeordnet. Jeder der beiden Meßwertaufnehmer 12 bzw. 13 besteht aus einem Kraftmeßele­ ment 14 und einem linear elastischen Glied 15, beispiels­ weise einer Zugfeder 16. Als Kraftmeßelement 14 dient ein mit Dehnungsmeßstreifen 17 und 18 versehener Hohlzylinder 19 geringer Höhe aus einem hochfesten Blech. Die Befestigung der Meßwertaufnehmer 12 und 13 an den Befestigungselementen 11 und 9 bzw. 10 erfolgt beweglich, wobei die Zugfedern 16 eine der Verformung des Reifens angepaßte Vorspannung er­ halten.The drawing shows a tire 1 , which is mounted on a rim 2 , in cross section. In the interior of the tire 1 are as fixed points 3 and 4, two opposing Stel len of the beads 5 and 6 as well as a measuring point 7 is a point in the center of the inside of the tread 8 is selected. In the fixed points 3 and 4 , a fastening element 9 or 10 is attached and in the measuring point 7 a fastening element 11 . Between the measuring point 7 and the fixed points 3 and 4 , a respective measuring sensor 12 or 13 is arranged on the associated fastening elements 11 and 9 or 10 . Each of the two transducers 12 and 13 consists of a Kraftmeßele element 14 and a linear elastic member 15 , for example, a tension spring 16th A hollow cylinder 19 made of high-strength sheet metal and provided with strain gauges 17 and 18 serves as the force measuring element 14 . The attachment of the transducers 12 and 13 to the fasteners 11 and 9 and 10 is carried out movably, the tension springs 16 holding a pre-tension adapted to the deformation of the tire.
Die Fixpunkte 3 und 4 beschreiben mit dem Meßpunkt 7 ein Dreieck, dessen Geometrieänderungen meßbar sind. Durch die vertikale und laterale Reifenverformung bewegt sich der Meßpunkt 7, was zu einer Verkürzung bzw. Verlängerung der von den Meßwertaufnehmern 12 und 13 gebildeten Schenkel des Dreiecks führt. Da die elastischen Glieder 15 eine lineare Kraft-Weg-Charakteristik aufweisen, geben die Kraftmeßele­ mente 14 ein dem Weg des Meßpunktes 7 direkt proportionales Meßsignal ab, das beispielsweise an Schleifringe geführt und dort abgegriffen werden kann. In Kenntnis der Ausgangsgeo­ metrie der gesamten Anordnung sowie der Empfindlichkeit der Kraftmeßelemente 14 kann zu jedem Zeitpunkt einer dynami­ schen Verformung des Reifens 1, d. h. im Fahrbetrieb, die Lage des Meßpunktes 7 aus den Änderungen der Abstände der Fixpunkte 3 und 4 vom Meßpunkt 7 in einfacher Weise berechnet werden, wobei die laufende Meßwertverarbeitung vorzugsweise mit Hilfe eines Rechners erfolgt.Fixed points 3 and 4 describe with measuring point 7 a triangle, the changes in geometry of which can be measured. The measuring point 7 moves due to the vertical and lateral tire deformation, which leads to a shortening or lengthening of the legs of the triangle formed by the measuring sensors 12 and 13 . Since the elastic members 15 have a linear force-displacement characteristic, the Kraftmeßele elements 14 give a directly proportional to the path of the measuring point 7 from a measurement signal, which can be routed to slip rings, for example, and tapped there. Knowing the output geometry of the entire arrangement and the sensitivity of the force measuring elements 14 can at any time a dynamic deformation of the tire 1 , ie during driving, the position of the measuring point 7 from the changes in the distances between the fixed points 3 and 4 from the measuring point 7 in simple Calculated in this way, the ongoing processing of measured values preferably being carried out with the aid of a computer.
Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nicht erforderlich, daß als Meßpunkt eine Stelle in der Mitte der Innenseite der Lauffläche 8 gewählt wird. Vielmehr kann als Meßpunkt jede Stelle im Bereich der Innenkontur des Rei­ fens genommen werden, sofern nicht (bei extremer Seitenver­ formung) die Beweglichkeit des Meßwertaufnehmers beein­ trächtigt wird. Dadurch, daß man in der Wahl der Lage des Meßpunktes frei ist, können einzelne Stellen des Reifens jeweils gesondert hinsichtlich ihrer Verformungen unter­ sucht werden.For the application of the method according to the invention, it is not necessary that a point in the middle of the inside of the tread 8 is selected as the measuring point. Rather, any point in the area of the inner contour of the reef can be taken as the measurement point, unless the mobility of the sensor is impaired (in the case of extreme lateral deformation). Because one is free in the choice of the position of the measuring point, individual locations of the tire can be examined separately with regard to their deformations.
Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten können unter dem Einfluß der auf die Meßwertaufnehmer einwirkenden Fliehkraft die Meßwerte verfälscht werden. Gemäß einer weiteren Ausgestal­ tung der Erfindung wird zur Vermeidung dieses Störeffekts der Einfluß der Fliehkraft auf die Meßwerte in an sich bekannter Weise kompensiert. Dabei kann die Kompensation sowohl mechanisch, beispielsweise durch Verwendung extrem leichter Meßwertaufnehmer, oder elektrisch, beispielsweise durch Erzeugen eines der Fliehkraft proportionalen Meßwertes und dessen Einspeisen in eine Brückenschaltung, erfolgen. Für den Fall, daß zusätzlich zur vertikalen und lateralen Reifenverformung auch eine beim Anfahren und Bremsen auf­ tretende Bewegung des Meßpunktes 7 in Laufrichtung des Rei­ fens 1 erfaßt werden soll, kann dies erfindungsgemäß dadurch erfolgen, daß man an dem Befestigungselement 11 des Meß­ punktes 7 einen weiteren, nicht dargestellten Meßwertauf­ nehmer beweglich anordnet und diesen mit dem Befestigungs­ element eines zusätzlichen Fixpunktes beweglich verbindet, der an der Felge 2 außerhalb einer durch die Fixpunkte 3 und 4 sowie den Meßpunkt 7 gelegt gedachten Ebene gewählt wird. Dieser dritte Meßwertaufnehmer erfaßt die Bewegungen des Meßpunktes 7 in Laufrichtung des Reifens 1.At higher driving speeds, the measured values can be falsified under the influence of the centrifugal force acting on the transducers. According to a further embodiment of the invention, the influence of centrifugal force on the measured values is compensated in a manner known per se to avoid this interference effect. The compensation can take place both mechanically, for example by using extremely light transducers, or electrically, for example by generating a measured value proportional to the centrifugal force and feeding it into a bridge circuit. In the event that in addition to the vertical and lateral tire deformation also when starting and braking on occurring movement of the measuring point 7 in the direction of travel of the fens 1 is to be detected, this can be done according to the invention in that one on the fastening element 11 of the measuring point 7 one further, not shown Meßwertauf arranges movably and connects this with the fastening element of an additional fixed point, which is chosen on the rim 2 outside of an imaginary laid by the fixed points 3 and 4 and the measuring point 7 level. This third sensor records the movements of the measuring point 7 in the running direction of the tire 1 .

Claims (8)

1. Verfahren zur Messung der globalen Verformung eines Rei­ fens auch während des Fahrbetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß man die in einer Querschnittsebene des Reifens (1) auftretenden vertikalen und lateralen Verschiebungen eines für das Verformungsverhalten repräsentativen Punktes des Reifens (Meßpunkt) (7) relativ zu zwei an der Felge (2) oder in ihrer Nähe befindlichen Fixpunkten (3, 4) erfaßt.1. A method for measuring the global deformation of a Rei fens even while driving, characterized in that the vertical and lateral displacements occurring in a cross-sectional plane of the tire ( 1 ) of a point of the tire representative of the deformation behavior (measuring point) ( 7 ) relative to two fixed points ( 3 , 4 ) located on the rim ( 2 ) or in its vicinity.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man als Ort für den Meßpunkt (7) eine Stelle im Bereich der Innenkon­ tur des Reifens, vorzugsweise in der Mitte der Innenseite der Lauffläche (8), wählt.2. The method according to claim 1, characterized in that a location in the region of the inner cone of the tire, preferably in the middle of the inside of the tread ( 8 ), is chosen as the location for the measuring point ( 7 ).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ort für die Fixpunkte (3, 4) jeweils eine Stelle auf der Innnenseite eines jeden Wulstes (5, 6) wählt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one chooses a location on the inside of each bead ( 5 , 6 ) as the location for the fixed points ( 3 , 4 ).
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man im Meßpunkt (7) und in den Fixpunkten (3, 4) je ein Befesti­ gungselement (11, 9 bzw. 10) anbringt und daß man am Be­ festigungselement (11) des Meßpunktes (7) zwei Meßwert­ aufnehmer (12, 13) beweglich anordnet, von denen man den einen (12) mit dem Befestigungselement (9) des einen Fixpunktes (3) und den anderen (13) mit dem Befestigungs­ element (10) des anderen Fixpunktes (4) beweglich verbindet. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that in the measuring point ( 7 ) and in the fixed points ( 3 , 4 ) each a fastening supply element ( 11 , 9 or 10 ) and that the fastening element on the loading ( 11 ) of the measuring point ( 7 ) two measuring transducers ( 12 , 13 ) movably arranged, one of which ( 12 ) with the fastening element ( 9 ) of a fixed point ( 3 ) and the other ( 13 ) with the fastening element ( 10 ) of the other fixed point ( 4 ) movably connects.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- durch gekennzeichnet, daß insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten der Einfluß der Fliehkraft auf die Meßwerte in an sich bekannter Weise kompensiert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized by that especially at higher speeds the influence of centrifugal force on the measured values in itself is compensated in a known manner.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß man an dem Befestigunselement (11) des Meßpunktes (7) einen zusätzlichen Meßwertaufnehmer beweglich an­ ordnet und diesen mit dem Befestigungselement eines zu­ sätzlichen Fixpunktes beweglich verbindet, der an der Felge (2) außerhalb einer durch die Fixpunkte (3, 4) und den Meßpunkt (7) gelegt gedachten Ebene gewählt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that on the fastening element ( 11 ) of the measuring point ( 7 ) an additional transducer is movably arranged and this is movably connected to the fastening element of an additional fixed point, which on the rim ( 2 ) outside of a plane intended by the fixed points ( 3 , 4 ) and the measuring point ( 7 ) is selected.
7. Meßwertaufnehmer zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus der Reihenanordnung eines Kraftmeßelements (14) mit einem linear elastischen Glied (15) gebildet ist.7. transducer for performing the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is formed from the series arrangement of a force measuring element ( 14 ) with a linear elastic member ( 15 ).
8. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftmeßelement (14) ein mit Dehnungsmeßstreifen (17, 18) versehener Hohlzylinder (19) geringer Höhe aus hochfestem Blech vorgesehen ist.8. Sensor according to claim 7, characterized in that a force measuring element ( 14 ) with a strain gauge ( 17 , 18 ) provided hollow cylinder ( 19 ) of low height made of high-strength sheet metal is provided.
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